Gestão Pessoal de
Diabetes – Sistema de
Aconselhamento
Carla Susana Ferreira Leite,
Mestrado Integrado Engenharia de Redes e Sistemas Informáticos
Departamento de Ciência de Computadores2014
Orientador
Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas.
O Presidente do Júri,
Agradecimentos
Agradeço ao Dr. Celestino Neves, endocrinologista no centro Hospitalar S.João, pela disponibili-dade, pela partilha de conhecimento e pelas recomendações sugeridas para o desenvolvimento deste projeto.
Obrigada ao professor Vítor Santos Costa pelo apoio na integração do YAP.
E por último, mas não menos importante, um obrigada especial ao professor Pedro Brandão por acreditar em mim e pelo apoio constante ao longo destes meses.
amor incondicional, desde sempre. À minha irmã. Por acreditar em mim em todos os momentos e nunca me deixar desistir. Cheguei ao fim deste ciclo mas o mérito também é dela. Aos amigos de longa data e aos que construí ao longo deste
percurso porque de nada serve ter tudo se não tivermos as pessoas certas com as quais partilhar.
Abstract
Diabetes is a chronic disease which results from a severe lack of glicose mismanagement. Consequently, a diabetic patient needs to maintain a diary containing a series of values (blood glucose, insulin units, carbohydrate). Apart from that task, the patient also needs to interpret the results so that the progression of his disease keeps in check. In order to simplify these tasks we propose a project whose goal is to expand the functionality of an application for managing the daily activities of a diabetic by adding the ability to provide information and / or warnings to patients based on medical protocols and analysis of the recorded data.
This project aims to embed part of the medical protocols used in typical scenarios of diabetes in order to provide advice when situations such as hypoglycemia or hyperglycemia occur. It is also intended that the application present some kind of feedback in order to encourage the patient and/or correct possible deviations based on a set of pre-defined objective values initialy set by the user.
The main goal is the implementation of a logic programming language understood by the doctors that instantiates the rules for the patient, so that adding, editing and removing rules is performed in a simplified manner. We have conducted a survey of protocols as well as a series of instructions for the treatment of diabetes. The collected protocols consist of medical rules validated by the endocrinologist department of Hospital de S.João and are incorporated in the rules that the mobile device (smartphone) checks when the patient enter new data in the system.
Resumo
A diabetes é uma doença crónica que resulta de uma deficiente capacidade de utilização do organismo daquela que é a sua principal fonte de energia, a glicose. Por consequência, um paciente diabético tem de registar uma série de valores (glicemia, unidades de insulina, Hidratos de Carbono (HC)’s) e interpretar os resultados de modo a que a monitorização da doença seja a mais adequada possível. De forma a simplificar estas tarefas propomos um projeto cujo objetivo é ampliar as funcionalidades de uma aplicação para a gestão do dia de um diabético adicionando a capacidade de fornecer informações e/ou avisos ao paciente baseado em protocolos médicos e na análise dos dados registados no sistema.
O projeto presente pretende embeber parte dos protocolos médicos usados nos cenários típicos dos diabetes de modo a fornecer aconselhamento quando situações, como hipoglicemia ou hiperglicemia, ocorrem. Pretende-se também que a aplicação apresente um feedback de modo a incentivar o paciente e/ou corrigir possíveis desvios baseado nos valores inseridos, nos valores objetivo, inicialmente definidos pelo utilizador, e nos valores de referência.
O objetivo principal é a implementação de uma linguagem de programação lógica entendida pelos médicos que instancia as regras para o paciente, para que a adição, edição e remoção de regras seja efetuada de modo simplificado, caso necessário. Para que esta implementação fosse adequada foi efetuado um levantamento de protocolos e indicações para o tratamento da diabetes em possíveis circunstâncias. Os protocolos recolhidos, com o corpo médico endocrinologista do Hospital de S. João, são incorporados num sistema de regras que o dispositivo móvel (smartphone) verificará aquando da introdução de novos registos.
Conteúdo
Abstract iii
Resumo v
Lista de Tabelas xi
Lista de Figuras xiii
Lista de Blocos de Código xv
1 Introdução 1 1.1 Motivação . . . 3 1.2 Projeto . . . 4 1.2.1 Objetivos . . . 5 1.3 Divulgação . . . 5 1.4 Outline . . . 5 2 Estado da Arte 7 2.1 Tecnologia e diabetes . . . 7
2.2 Aplicações de apoio ao diabético baseadas na recolha de registos . . . 8
2.2.1 Glooko. . . 8
2.2.2 Glucosy Buddy: Diabetes Log. . . 9
2.2.3 OnTrack Diabetes . . . 9
2.2.4 dbees.com Diabetes Management . . . 9 vii
2.3 Aplicações de apoio ao diabético com feedback . . . 10
2.3.1 MyDiabetes . . . 10
2.3.2 Triabetes . . . 10
2.3.3 Dario . . . 10
3 Diabetes: Cuidados a ter 13 3.1 Atividade física e exercício . . . 13
3.2 Hipoglicemia . . . 14 3.3 Hiperglicemia . . . 16 3.4 Cetoacidose diabética . . . 17 3.5 Importância do Acompanhamento . . . 18 4 Implementação 21 4.1 Arquitetura . . . 21 4.2 Aplicação Android . . . 23 4.2.1 Funcionamento da Aplicação . . . 23
4.2.2 Alterações necessárias à Aplicação . . . 24
4.3 Rule Based System (RBS) . . . 25
4.3.1 PROgramming in LOGic (PROLOG) como RBS . . . 27
4.3.2 Interação com Aplicação Android . . . 27
4.4 Sistema de Regras . . . 28
4.4.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia . . . 28
4.4.2 Regra relacionada com a hiperglicemia e cetoacidose diabética . . . 30
4.4.3 Regra relacionada com a insulina . . . 31
4.4.4 Regras adicionais . . . 31
4.5 Tipos de alarmes . . . 32
4.6 Integração das regras com a aplicação A minha Diabetes . . . 33 viii
5 Conclusões 35
5.1 Trabalho futuro . . . 36
Referências 39 A Regras 43 A.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia . . . 43
A.2 Regra relacionada com a ocorrência de hiperglicemia . . . 44
A.3 Regra relacionada com a cetoacidose diabética . . . 44
A.4 Regra relacionada com o ajuste de insulina . . . 45
A.5 Regra relacionada com a idade do utilizador . . . 45
A.6 Regra relacionada com a prática de exercício físico . . . 46
A.7 Pesquisa à Base de Dados . . . 46
A.7.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia . . . 46
A.7.2 Regra relacionada com a ocorrência de hiperglicemia . . . 47
A.7.3 Regra relacionada com a cetoacidose diabética . . . 47
A.7.4 Regra relaciona com o ajuste de insulina . . . 47
A.7.5 Regra relacionada com a idade do utilizador. . . 48
A.7.6 Regra relacionada com a prática de exercício físico . . . 48
A.8 Regra relacionada com as doenças preocupantes . . . 49
B Acrónimos 51
Lista de Tabelas
4.1 Relação entre Hemoglobina Glicosilada (HbA1C) e Glicose Média Esperada (eAG) 32
Lista de Figuras
4.1 Típica Aplicação de Registos . . . 21 4.2 Arquitetura do sistema desenvolvido . . . 22
Lista de Blocos de Código
4.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia . . . 29
4.2 Regra relacionada com a ocorrência de hiperglicemia . . . 30
4.3 Regra relacionada com a ocorrência de cetoacidose diabética . . . 30
4.4 Regra relacionada com o ajuste de insulina . . . 31
A.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia . . . 43
A.2 Regra relacionada com a ocorrência de hiperglicemia . . . 44
A.3 Regra relacionada com a ocorrência de cetoacidose diabética. . . 45
A.4 Regra relacionada com o ajuste de insulina . . . 45
A.5 Regra relacionada com a idade do utilizador . . . 45
A.6 Regra relacionada com a prática de exercício físico . . . 46
A.7 Regra relacionada com a ocorrência hipoglicemia - valores na BD . . . 46
A.8 Regra relacionada com a ocorrência de hiperglicemia - valores na BD . . . 47
A.9 Regra relacionada com a ocorrência de cetoacidose diabética - valores na BD . . 47
A.10 Regra relacionada com o ajuste de insulina - valores na BD . . . 48
A.11 Regra relacionada com a idade do utilizador - valores na BD. . . 48
A.12 Regra relacionada com a prática de exercício físico - valores na BD . . . 48 A.13 Regra relacionada com a ocorrência de doença(s) preocupante(s) - valores na BD 49
Capítulo 1
Introdução
A diabetes, conhecida na medicina como Diabetes Mellitus, é uma patologia comum e crónica, caracterizada pela existência de níveis elevados de glicose no sangue. Esse mesmo açúcar tipicamente resulta da digestão dos alimentos, sendo utilizado pelo organismo na produção de energia. No entanto, para que a glicose possa ser utilizada, as células necessitam da presença de uma hormona segregada pelo pâncreas, denominada insulina, que permite a entrada e utilização desses mesmos açucares pelas células.
Associado ao aumento do nível de glicose no sangue encontra-se o facto de as células serem incapazes de processar corretamente a insulina e assim sendo, o pâncreas entra num estado onde cessa a produção dessa mesma hormona como forma de contrariar esse processo. Por sua vez, numa situação onde o pâncreas pára a sua produção de insulina, a glicose presente na corrente sanguínea não poderá ser metabolizada, acumulando-se em excesso e podendo originar, a longo prazo, insuficiência renal, amputações e cegueira. Além disso, esta doença aumenta o risco de ataque cardíaco, derrame cerebral bem como complicações relacionadas com má circulação [24].
A diabetes encontra-se dividida em diversos tipos:
• Diabetes Mellitus tipo 1 (DM1): A diabetes tipo 1 não apresenta um elevado grau de frequência entre a população e atinge essencialmente crianças e jovens entre os 10 e os 30 anos.
• Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2): Apresenta-se como sendo o tipo de diabetes mais frequente, correspondendo a 90% dos casos de diabetes [36]. Este tipo de diabetes pode existir por longos períodos de tempo sem ser diagnosticado e, tipicamente, ocorre em indivíduos com hábitos de vida sedentários e que apresentem indícios de má nutrição. • Gestacional: No caso da diabetes gestacional, esta tipicamente ocorre no segundo trimestre
de gravidez e desaparece após o parto. Embora com menor frequência, esta doença crónica pode igualmente ser provocada por uma outra doença que provoque a destruição do pâncreas e o consequente défice da produção de insulina, como é o caso da pancreatite crónica.
• Secundária: Associada à pancreatite crónica, encontra-se a diabetes do tipo secundária, que essencialmente ocorre em fases avançadas desta patologia.
• Diabetes auto-imune latente do adulto (LADA): Por fim, a LADA geralmente é diagnosticada em pessoas com mais de 30 anos e pode apresentar os sintomas de diabetes tipo 2, apesar de reunir as características da diabetes tipo 1 [36].
Embora, as duas formas mais habituais de diabetes, o tipo 1 e 2, partilhem características fundamentais, são patologias diferentes em diversos aspetos.
A DM1, também conhecida como insulino-dependente, é uma forma de diabetes resultante da destruição auto imune das células beta (β) produtoras de insulina no pâncreas. O organismo confunde as células β do pâncreas com um vírus invasor e destrói-as. Tal ataque auto imune deixa o organismo incapaz de produzir insulina e de metabolizar os nutrientes de forma correta. Por consequência, a falta de insulina conduz ao aumento da glicose no sangue e na urina fazendo com que as células não sejam capazes de obter os açucares necessários embora sejam banhadas por sangue rico em glicose.
Já no caso da DM2, esta caracteriza-se como sendo o resultado de uma combinação de anomalias. Isto devido ao facto de a capacidade das células reagirem à insulina diminuir. Regra geral, nesta situação, o pâncreas atua de forma a compensar essa resistência, segregando mais insulina para que o metabolismo possa funcionar normalmente. Na maioria das pessoas com resistência à insulina o nível de glicose no sangue mantem-se dentro da normalidade embora existam casos onde a produção de insulina não consiga satisfazer a necessidade da sua procura o que origina um aumento do nível de glicose no sangue [22].
Embora aDM1e DM2partilhem algumas características semelhantes, a idade habitual de diagnóstico difere. Normalmente, a DM1desenvolve-se em crianças e adolescentes, com maior frequência durante a puberdade. Já no caso da DM2, esta é uma variante da diabetes que se verifica com predominância em indivíduos com idades superiores aos 40 anos [36].
Relativamente aos sintomas, aDM1apresenta como cenários sintomas clássicos a poliúria (micção frequente), polidipsia (sede constante e intensa), polifagia (fome constante e difícil de saciar), xerostomia (sensação de boca seca), fadiga, comichão no corpo e visão turva [25]. No entanto, aDM2avança com frequência de forma dissimulada, apresentando poucos ou nenhuns sintomas. Como o nível de glicose no sangue tipicamente aumenta de forma muito lenta, sintomas como idas frequentes à casa de banho, sede e fadiga podem não surgir ou desenvolver-se de forma tão gradual que não lhes é atribuída a devida importância [27].
De um modo geral, aDM1pode ser considerada uma doença hereditária, uma vez que as pessoas com um historial familiar de diabetes apresentam um elevado risco de a vir a desenvolver. No caso daDM2, os principais fatores de risco estão relacionados com o estilo de vida, sobretudo com o excesso de peso e a falta de exercício físico [37].
1.1. Motivação 3 de forma diária, sendo que a sua ausência pode implicar o desenvolvimento de uma doença grave e potencialmente fatal como a cetoacidose diabética. No caso de indivíduos com DM2, estes podem optar por terapias que diminuam a necessidade de insulina como uma dieta específica, prática de exercício físico ou através de medicamentos que visem o aumento da produção de insulina [37].
1.1
Motivação
Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), a diabetes é considerada um flagelo do século XXI [14]. A doença é alimentada pelos maus hábitos da população, tendo como maior aliado o excesso de peso associado à falta de exercício físico. No panorama nacional, estima-se que mais de um milhão de portugueses padece desta patologia, sendo registada uma tendência para o seu aumento [19]. A nível Mundial os valores apontam para 346 milhões de doentes e prevê-se que em 2030 esse valor possa atingir cerca de 550 milhões de indivíduos. Além disso, na grande maioria dos países desenvolvidos, é a quarta principal causa de morte sendo que, de acordo com a OMS, possa conduzir no futuro a uma redução de esperança média de vida, pela primeira vez em 200 anos.
Uma outra agravante ao problema prende-se com o facto de o aparecimento da diabetes acontecer cada vez mais cedo, factor este que ganha especial importância quando associado aos riscos da doença e às suas respectivas complicações a nível de saúde. Assim, tendo em consideração a gravidade destes factos é importante salientar a importância de um rigoroso seguimento do tratamento uma vez que, um correto acompanhento do nível de glicose no sangue pode retardar ou até prevenir o desenvolvimento das complicações a longo prazo [12].
Por forma a evitar as complicações da diabetes, os pacientes necessitam de manter um controle disciplinado. Esse mesmo controle passa muitas vezes pelo registo dos valores de glicemia, unidades de insulina e pelo conteúdo das refeições, nomeadamente a quantidade de Hidratos de Carbono (HC) ingeridos. Estes registos são efetuados repetidamente ao longo dia, o que se pode revelar fastidioso e confuso tendo em conta que, habitualmente, é efetuado em papel. O compromisso de um diabético não se prende apenas com o ato de anotar valores, é também necessário saber interpretá-los. Além dessa mesma interpretação, o paciente é muitas vezes confrontado com a necessidade de realizar ajustes à sua alimentação tendo em conta a prática de exercício físico e o seu estado ao longo do dia (outras doenças, stress), evitando assim que os resultados não se separem dos valores objetivo, o que nem sempre se apresenta como uma tarefa simples.
De forma a simplificar esta e outras tarefas, foram elaborados cuidados de saúde via smartphone e vários estudos apontam para que o uso de tecnologias informáticas possam contribuir para melhorias clínicas, desde os níveis de Hemoglobina Glicosilada (HbA1C) e glicose [42,44]. Além disso, os pacientes que efetuam os registos em suporte informático têm um melhor controle da doença quando comparado com os utilizadores que o fazem em papel [44].
Atualmente, já se encontram disponíveis um conjunto de sistemas que permitem o registo dos dados necessários (HC’s, glicemia, insulina, exercício físico, doença, etc) e que efetuam o cálculo das unidades de insulina tendo em conta o fator de sensibilidade e rácio de HC’s. Um exemplo disso, é aplicação A minha Diabetes, desenvolvida anteriormente pelo aluno João Graça da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.
Contudo, a maioria dos sistemas de gestão de diabetes caracterizam-se como sendo apenas uma forma de armazenar de forma mais cuidada os dados relevantes para o paciente. Assim sendo, a maioria destes sistemas não fornecem qualquer aconselhamento relacionado com os cenários típicos daDM1o que não que permite ao diabético um melhor controlo sobre os parâmetros que afetam a sua doença.
1.2
Projeto
No âmbito desta dissertação o trabalho a realizar foca-se no desenvolvimento de um sistema de aconselhamento para o paciente diabético baseado nos seus registos diários e em protocolos médicos que permitem analisar corretamente esses mesmos dados. Para tal, pretende-se estender as funcionalidades de uma aplicação de gestão do dia de um diabético adicionando a capacidade de proporcionar alarmes, informações e/ou avisos através da adição de regras que analisem os registos efectuados pelo paciente.
No sentido de desenvolver um sistema de regras medicamente corretas, interagimos com o serviço de endocrinologia do Hospital de S. João de modo a perceber quais as maiores dificuldades de um paciente diabético, as suas necessidades e de que forma, uma aplicação móvel poderia ajudar a controlar a sua doença.
De um modo geral, o objectivo do projeto passa por desenvolver um sistema capaz de avaliar os valores dos dados inseridos pelo paciente numa aplicação Android e na eventualidade desses mesmos valores não corresponderem aos desejados, o paciente deverá ser aconselhado por forma a evitar a ocorrência dessas situações no futuro, minimizando assim possíveis consequências prejudiciais à sua saúde.
Isto é, perante uma possível situação em que o diabético regista o seu valor de glicemia na corrente sanguínea, o que se pretende da aplicação é que através de um Rule Based System (RBS), esta analise os dados inseridos, podendo assim alertar o paciente para um eventual problema que possa originar graves consequências de saúde.
A aplicação terá como base um repositório onde o paciente poderá introduzir os registos do seu dia-a-dia, como valores da glicemia, insulina, HC, os seus estados como exercício físico ou outras doenças relevantes, fotografias das refeições, cálculos das doses de insulina baseados nos HC ’s ingeridos, fatores de sensibilidade à insulina, glicemia e rácios HC/insulina. Com base nesses mesmos dados e por intermédio de um sistema de regras configuradas diretamente na aplicação e que irão avaliar o conjunto total dos dados, o dispositivo smartphone deverá
1.3. Divulgação 5 proporcionar ao diabético um melhor controlo sobre todos os parâmetros que envolvem a diabetes, bem como alertar o utilizador para eventuais valores que sejam considerados graves.
Para a construção do sistema de regras que irá avaliar a base de dados da aplicação, foi utilizada a linguagem Prolog, uma linguagem de programação lógica de fácil interpretação que permite e facilita possíveis discussões com o médico endocrinologista dos dados de modo a proceder a eventuais correções, caso necessário.
De salientar que a aplicação A minha Diabetes foi utilizada no desenvolvimento deste projeto como referência pela facilidade de acesso a toda a sua arquitetura e código fonte, o que se pretende com este projeto é essencialmente criar um sistema de regras que possa ser embebido em qualquer aplicação com características semelhantes às referidas.
1.2.1 Objetivos
Os objetivos principais desta proposta consistem na definição e implementação de uma arquitetura que permita a adição de um conjunto de novas regras de modo simples, permitindo que essas normas sejam editadas e removidas, e no levantamento de protocolos, procedimentos e indicações dadas ao pacientes comDM1 para o seu tratamento que permitam definir o âmbito das regras e reações a existir no sistema. Assim, identificamos e propomos o desenho de uma arquitetura de software que permita:
• Analisar dados previamente inseridos no contexto da gestão de diabetes e dados atualmente a serem inseridos de modo a analisá-los de acordo com regras definidas;
• Reagir (por aviso ou outro) a regras cujos critérios sejam satisfeitos; • Adicionar, editar e remover as regras no sistema de modo simplificado; • Integração do sistema de regras na aplicação;
1.3
Divulgação
• Poster em exposição física no INForum 2014. O poster intitulado Gestão Pessoal de Diabetes – Sistema de Aconselhamento teve como objetivo a divulgação de uma forma mais expedita e informal do trabalho desenvolvido ao longo deste projeto.
1.4
Outline
Os próximos capítulos da dissertação estão organizados do seguinte modo:
No Capítulo 2 é efetuada uma breve introdução à tecnologia e à sua importância na autogestão da diabetes. Por consequente são descritas aplicações baseadas na recolha de registos e aplicações
que fornecem algum tipo de feedback. No fim desta secção, são referidas as diferenças entre as aplicações mencionadas e o nosso projeto. O Capítulo 3 refere um conjunto de problemas relacionados com a diabetes, referindo causas, sintomas e formas de tratamento, servindo essencialmente como base para a construção do sistema de regras que visa avaliar os dados do paciente. Posteriormente, no Capítulo 4, é descrita a arquitetura do sistema e a descrição de cada constituinte: Android, motor Yet Another Prolog (YAP) e sistema de regras. E por último, no Capítulo 5, apresentamos as considerações finais e sugestões para um possível trabalho futuro.
Capítulo 2
Estado da Arte
O convívio com uma doença crónica, como a diabetes, é mais imperturbado quando comparado com a época do seu aparecimento. Nos últimos anos surgiram várias inovações que facilitam e amenizam a intimidade com a doença, que não precisa de continuar a ser vista como sinónimo de privação, dor e infelicidade. Os avanços em relação à medicação, alimentação e tecnologia trouxeram mais flexibilidade e uma maior facilidade relacionada com o tratamento e controlo da doença [1].
No presente capítulo apresentamos a importância do aparecimento das tecnologias móveis e de que forma as mesmas podem ter influência no tratamento da diabetes. Por conseguinte, surge a análise efetuada a diversas aplicações cujo principal objetivo é fornecer apoio ao utilizador diabético. Por último é feito um estudo das aplicações com características mais próximas das que pretendemos implementar dado que, embora diferente, já fornecem algum tipo de feedback ao utilizador.
2.1
Tecnologia e diabetes
A diabetes, segundo aOMS, afeta 10% da população Mundial, sendo que esta encontra-se muitas vezes associada a uma má qualidade de vida e ao aparecimento de complicações que em último caso poderão levar a uma morte precoce. Além dos problemas inerentes à prórpia doença, o facto de a diabetes ter uma presença tão forte na população mundial coloca um enorme compromisso financeiro sobre os sistemas de saúde [20, 48]. No entanto, os pacientes e os profissionais de saúde podem, através de aplicações móveis resultantes dos avanços tecnológicos, cooperar e realizar uma gestão da doença de forma mais eficaz uma vez que através das mesmas conseguem transmitir informação de forma mais cómoda e, acima de tudo, com uma facilidade de acesso reforçada [10,42].
A Saúde Móvel (mHealth), é um termo usado para a prática de medicina e saúde pública apoiada por dispositivos de comunicação móvel que inclui aplicações que reúnem os dados do
paciente, fornecem informações de saúde e monitorizam, em tempo real, os registos do utilizador. Estes recursos, segundo Quinn, [51] melhoram significativamente alguns pilares existentes na gestão da diabetes, nomeadamente o armazenamento aprimorado dos registos porque, apesar dos pacientes efetuarem anotações diárias, não conseguem guardar a informação de modo consistente o que faz com que, posteriormente, a informação transmitida ao médico também não o seja. Além disso a possibilidade de recepção de informações permite ao utilizador uma visão sobre a gestão da sua doença, uma vez que a partir dos dados dos medidores de glicose podem ser distinguidos padrões dos seus níveis de glicemia. Para complementar, o impacto da telemedicina e damHealth, é significativo e crescente, com estudos que mostram uma redução sustentada dos níveis de glicose do paciente e menos atendimentos de emergência e readmissões hospitalares [10,42].
Fogg em [51], refere ainda que as tecnologias móveis podem cativar o paciente diabético a assumir novos comportamentos, que rapidamente se podem transformar em bons hábitos. No entanto, de acordo com [16], em Janeiro de 2014, apenas 1,2% das pessoas com diabetes usam uma aplicação móvel para gerir a doença. Este número representa cerca de 1,6 milhões de utilizadores, um valor baixo dado o número de pessoas com diabetes (382 milhões) [23]. No entanto, conjetura-se que em 2018 esse número suba para 24 milhões de utilizadores, ou o correspondente a 7,8% das pessoas com diabetes [16].
2.2
Aplicações de apoio ao diabético baseadas na recolha de
registos
No conjunto de aplicações móveis que visam fornecer apoio ao utilizador através de uma melhor gestão da diabetes, foram analisadas um conjunto das 11 melhores aplicações de 2014 para diabetes [35]. No seguimento da presente secção pretendemos fazer uma pequena análise de algumas dessas mesmas aplicações com especial incidência naquelas que visam fornecer aos seus utilizadores uma forma de guardar os seus dados de uma forma estruturada bem como aquelas que permitem produzir estatísticas sobre os dados introduzidos, facilitando assim a análise dos dados por parte do utilizador.
2.2.1 Glooko
Glooko é uma aplicação que permite o upload das leituras de glicose diretamente do medidor do paciente. Além da monitorização dos dados, este sistema dispõe de uma base de dados relativa à alimentação que fornece informação sobre os alimentos consumidos, permitindo ainda a a visualização de gráficos e estatísticas relativos aos registos efectuados. Além da componente de registo, a aplicação permite sincronizar os dados para que estes possam ser visualizados online e partilhados com o seu médico através de uma plataforma World Wide Web (WEB), para que este, se necessário, efetue ajustes ao tratamento do paciente [38].
2.2. Aplicações de apoio ao diabético baseadas na recolha de registos 9 2.2.2 Glucosy Buddy: Diabetes Log
Através desta aplicação o utilizador tem a possibilidade de anotar e visualizar os níveis de glicemia, armazenar informação personalizada sobre medicação, alimentação, peso, tensão arterial e exercício físico e ainda criar um conjunto de alarmes, que são lançados mesmo com a aplicação desligada, para evitar a falha de medições [52].
2.2.3 OnTrack Diabetes
Além de se focar no controlo dos valores de glicose e na necessidade de tomar medicação no horário adequado, possibilita a apresentação dos dados sob a forma de gráficos ou relatórios e permite ativar lembretes, de modo a facilitar a compreensão e visualização dos registos e minimizar as falhas da respetiva medicação. Além disso também permite a criação de várias categorias como a divisão de cada refeição em pequeno-almoço, almoço e jantar, o que contribui para a uma melhor estruturação do esquema de dados guardado [39].
2.2.4 dbees.com Diabetes Management
A dbees.com é uma aplicação destinada ao controlo da diabetes e suporta os diversos tipos: tipo 1 e 2, gestacional, secundária e LADA [21]. De acordo com o tipo de diabetes do utilizador, a aplicação ajusta as atividades e os exames mais adequados às suas necessidades. Além da possibilidade de anotar os dados, a aplicação permite ainda que os dados sejam diretamente consultados numa conta individual, criada numa plataformaWEB, onde são apresentados gráficos e dados estatísticos relativos à patologia do utilizador.
2.2.5 Glicontrol
Resulta do trabalho de um português com diabetes tipo 1 que decidiu criar um aplicação para gerir melhor a própria doença. Este sistema dispõe das seguintes funcionalidades: fácil registo e visualização dos valores diários de glicemia, calculo total de hidratos de carbono consumidos numa refeição, envio das medições por email e disponibilidade de um espaço para anotação de planos alimentares. Além das funcionalidades anteriores, uma funcionalidade importante do Glicontrol prende-se com a possibilidade de este apresentar recomendações do valor de insulina a administrar em função do nível de glicemia bem como a indicação das partes do corpo em que deve ser administrada [26].
A considerar apenas as aplicações aqui analisadas podemos afirmar que a maioria dos sistemas desempenham funções semelhantes embora existam diferenças muito ténues em algumas particularidades, nomeadamente ao nível dos valores de glicemia. Assim, a nível de rivalidade, estas aplicações concorrem mais diretamente com a aplicação MyDiabetes do que com o projeto por nós proposto dado que nenhuma delas demonstra estar relacionada com o lançamento de
conselhos e avisos / informações. No entanto, faz parte do nosso objetivo que este projeto possa ser embebido em qualquer aplicação baseada em registos como as que foram apresentadas.
2.3
Aplicações de apoio ao diabético com feedback
O feedback é considerado uma excelente ferramenta de aprendizagem e aperfeiçoamento, como tal, a sua presença nas aplicações que envolvem cuidados médicos seria essencial. No entanto, uma das limitações das aplicações móveis de apoio à auto-gestão é a ausência de feedback personalizado [41]. Posto isto, analisamos algumas aplicações que para além de apresentarem funcionalidades comuns às das aplicações referidas anteriormente transmitem algum tipo de feedback.
2.3.1 MyDiabetes
Projetada para smartphones e tablets esta aplicação ajuda o diabético a encontrar tendências nos níveis de glicose e auxilia no cálculo das dose de insulina. Além disso, ajuda a analisar informações a partir de dados inseridos manualmente de glicosímetros ou de bombas de insulina, apresenta gráficos estatísticos detalhados e uma fácil definição de lembretes de acordo com a hora da refeição para a verificação da glicemia [53]. De realçar que existe a sobreposição do nome desta aplicação com a aplicação desenvolvida pelo aluno João Graça. No entanto, ao longo da dissertação, quando nos referirmos à aplicação MyDiabetes referimo-nos ao trabalho desenvolvido pelo João.
2.3.2 Triabetes
Com a Triabetes é possível visualizar o nível glicose no sangue, os carbohidratos e a insulina em conjunto. Esta combinação informa o paciente diabético acerca do seu estado durante o dia e permite a visualização das alterações que surgem após uma refeição ou prática de exercício físico. Para além da exibição de uma listagem com sugestões de atividades físicas, esta aplicação permite que, após a definição do nível de esforço, tempo de duração e frequência, o utilizador consiga analisar as calorias perdidas e o seu progresso em relação ao peso [4].
2.3.3 Dario
A aplicação móvel Dario, baseada numa solução cloud, apresenta todos os dados gravados, monitorização de glicose, carbohidratos e ingestão de insulina, atividade física„ bem como as tags e notas, num Logbook. Todas as informações podem ser visualizadas como uma lista cronológica ou um gráfico e ainda possibilita a comparação por intervalos de tempo [46]. O painel de estatísticas apresenta uma repartição de todas as medidas para que o utilizador possa facilmente identificar tendências, monitorizar médias e até mesmo calcular a suaHbA1C. Outra característica desta
2.3. Aplicações de apoio ao diabético com feedback 11 aplicação é a presença de gráficos que fornecem um resumo geral de todas as atividades para que o utilizador analise tendências e tenha percepção mais abrangente das suas atividades. Pode ser selecionado mais do que um parâmetro de visualização (por exemplo, medições de glicose e alimentação) num determinado período de tempo [46].
Com a adição de feedback à recolha de registos, estas aplicações aproximam-se do que pretendemos para o nosso projeto, embora o nosso tipo de feedback venha a ser distinto. Isto é, enquanto que nas aplicações referidas o feedback consiste maioritariamente na visualização de imagens, gráficos ou estatísticas a detecção de possíveis anomalias recai sobre o próprio utilizador, no caso do projeto desenvolvido, pretende-se minimizar essa tarefa através de um tipo de feedback que tem como base um conjunto de protocolos médicos relativos à diabetes. Não se trata de um feedback demasiado específico uma vez que o tipo de reação e o consequente tratamento é diferente dependendo do paciente, ao invés, pretende-se munir o utilizador com sistema que proporcione um feedback mais genérico, de forma a que cada utilizador consiga efetuar ajustes conforme o recomendado pela aplicação e pelas suas necessidades.
Capítulo 3
Diabetes: Cuidados a ter
De um modo geral, os sinais da diabetes podem facilmente passar despercebidos, uma vez que numa fase inicial, o conjunto de sintomas são ligeiros, motivo esse que muitas vezes pode levar o paciente a considerar os sintomas como passageiros. A maioria dos sintomas da diabetes tipo 1 e 2 são comuns: o aumento excessivo da glicose é eliminado através dos rins o que ocasiona que os doentes com diabetes urinem em grande quantidade e, consequentemente, tenham mais sede. A deficiente utilização da glicose como fonte de energia leva à fadiga, aumento do apetite e à utilização das gorduras como fonte de energia, podendo provocar emagrecimento especielmente em diabéticos do tipo 1. Outros sintomas de carácter mais preocupante que podem surgir são a difícil cicatrização da pele, gengivites, infeções urinárias, visão turva, formigueiro e dormência das mãos ou dos pés [25].
A Associação Norte-Americana de Diabetes (ADA) e a Associação Europeia para o Estudo da Diabetes publicaram, em 2009, princípios para controlar a diabetes onde destacam a importância de um controlo rigoroso do nível da glicose o mais cedo possível, para reduzir o risco de aparecimento de complicações a longo prazo [47]. As mudanças no estilo de vida, dieta, exercício e perda de peso, podem ajudar a normalizar os níveis de glicose, bem como a controlar outras doenças que estão associadas à diabetes: a obesidade, a hipertensão e o colesterol alto.
3.1
Atividade física e exercício
Num ensaio clínico realizado em 2002, denominado Diabetes Prevention Program (DPP), foi demonstrado que tanto a dieta como o exercício físico podem evitar o início da diabetes tipo 2. Esse mesmo estudo contou com a participação de 3234 indivíduos com excesso de peso, intolerância à glicose e concentração de glicose em jejum superiores ao normal, revelando que as pessoas que perdiam 5% a 7% de peso e faziam cerca de 30 minutos de exercício por dia podiam reduzir o risco de diabetes em 58% [32].
O exercício físico é um dos pontos essenciais na prevenção e no tratamento da diabetes no 13
entanto, para que este seja benéfico, deve ser prescrito de acordo a idade, condição física e o estado de saúde do doente. A prática de atividade desportiva assume uma importância vital para o diabético, já que o exercício pode ajudar a perder peso, através da queima de calorias e na criação de massa muscular. Por outro lado, também ajuda a potenciar a sensibilidade à insulina, a melhorar os níveis de lípidos no sangue (possibilidade de diminuição da dose de insulina injetável), a baixar a tensão arterial, a diminuir o risco de doenças cardiovasculares e a incrementar o bem-estar psicológico [6]. Porém, existe, de facto, um efeito indesejável derivado da prática de exercício físico: a hipoglicemia, a qual pode ocorrer repentinamente, durante ou após o exercício.
De forma a evitar complicações durante o exercício os diabéticos devem ter alguns cuidados, nomeadamente [8]:
• Monitorizar os níveis de glicose sanguínea antes, durante (se possível, a cada 30 minutos) e 15 minutos após o treino;
• Consumir (antes ou durante o exercício) 20 a 30 gramas de hidratos de carbono;
• Durante o treino, manter por perto hidratos de carbono de absorção rápida uma vez que pode ser necessária a sua ingestão como forma de compensar a falta de açucar na corrente sanguínea;
• Reduzir a dose de insulina - ajustável pelo médico;
• Não trabalhar o músculo da área da injeção (apenas após 1 hora); • Não treinar no pico máximo da ação da insulina;
• Evitar treinar ao final da tarde pois pode aumentar o risco de hipoglicemia noturna; • Estar atento aos sintomas da hipoglicemia - nervosismo, transpiração sem motivo aparente,
ansiedade, fraqueza, tonturas, sonolência, confusão, dificuldade para falar, visão baça.
Um dos principais objetivos de um diabético passa por manter um nível regular de glicose no sangue evitando assim a sua concentração elevada (hiperglicemia) por períodos prolongados. Contudo, é também necessário evitar o efeito contrário, a hipoglicemia, que consiste no baixo nível de glicose, assim como outros problemas relacionados com esta doença, embora menos frequentes, como a cetoacidose.
3.2
Hipoglicemia
A hipoglicemia apresenta-se como uma diminuição do nível de glicose no sangue e pode manifestar-se em todos os diabéticos tratados com insulina ou nos que utilizam medicamentos para reduzir a glicose. Existem diversas causas que podem justificar o facto da glicose no sangue poder atingir
3.2. Hipoglicemia 15 um nível anormalmente baixo como a ingestão de um grande número de medicamentos (insulina, sulfonilureias ou glinidas), o excesso de exercício físico, a fraca alimentação ou deficiência de hidratos de carbono ou uma combinação dos anteriores fatores [50]. Quanto mais agressivo for o controlo do nível de glicose, maior será o risco de se sofrer uma hipoglicemia.
De forma a evitar complicações derivadas da ocorrência de uma hipoglicemia, é importante que os diabéticos e quem vive e trabalha com eles aprendam a reconhecer e a compreender a hipoglicemia, de forma a evitá-la e tratá-la antes que se transforme numa crise e coloque a vida em risco.
Muitos especialistas relacionam as reações de hipoglicemia com um nível de glicose inferior a 70 Miligramas por decilitro (mg/dL), no entanto, é difícil determinar com exatidão a que nível os sintomas de hipoglicemia se manifestam, porque cada pessoa reage de forma diferente. Apesar de não ser possível estabelecer um valor físico para o nível mínimo de glicose a partir do qual um indivíduo é considerado como estando em estado de hipoglicemia, existem determinados sintomas que alertam para um baixo nível de glicose e consequente estado de hipoglicemia, como por exemplo [18]: • Nervosismo; • Fraqueza; • Fome; • Vertigens ou tonturas; • Tremores; • Transpiração;
• Aceleração do ritmo cardiaco; • Sensação de frio e suores frio; • Irritabilidade;
• Confusão; • Sonolência;
• Discurso incoerente; • Diplopia (visão dupla);
• E em casos graves, perda de consciência, convulsões e mesmo coma.
Os sintomas podem-se tornar mais subtis com o passar do tempo, fazendo com que os indícios que anteriormente caracterizavam o problema deixem de se manifestar, no entanto, como o
cérebro, que depende da glicose para funcionar, é particularmente sensível à falta de glicose faz com que um baixo nível de glicose “desperte alarmes” no corpo. É mais aconselhável prevenir a hipoglicemia do que tratá-la. Para pessoas que tomam insulina, é possível que por vezes, sofram de hipoglicemia e o mais provável é que tal se deva a alterações nos padrões de alimentação, no entanto, beber álcool em excesso, ter uma alimentação desregrada ou sofrer problemas de fígado ou de rins, coloca o indivíduo numa situação de risco especial [50].
Embora seja aconselhável fazer um teste à concentração de glicose no sangue quando se suspeita de uma reação hipoglicémica pode muitas vezes já ser demasiado tarde para agir. Assim, quando o paciente diabético sente algum dos sintomas anteriormente descritos, dever á ingerir algo com açúcar que possa chegar rapidamente à corrente sanguínea. Tipicamente deverá ser suficiente ingerir entre 10 e 15 gramas de hidratos de carbono, o que pode equivaler a 120 a 180 ml de sumo de fruta, meia lata de refrigerante ou um rebuçado [18]. Depois de ingerir açúcar, o diabético deve aguardar 10 ou 15 minutos e em seguida, refazer um teste à concentração de glicose no sangue e, se esta se mantiver baixa, repetir o tratamento [13].
Embora os cenários anteriores necessitem de atenção imediata por parte do paciente, em casos mais complexos, é possível o paciente atingir um nível de hipoglicemia severa. A hipoglicemia severa pode ser caracterizada como uma uma situação de emergência que impede o próprio doente de pedir ajuda. Nesse caso, o paciente diabético pode mesmo perder a consciência ou mesmo ficar num estado de confusão total, a solução mais rápida é a aplicação de uma injeção de glucagon, a hormona que eleva o nível de glicose no sangue [17,18].
3.3
Hiperglicemia
Hiperglicemia é o termo médico que significa glicemia elevada ou níveis altos de açúcar no sangue. Quando verificada de forma continuada, a hiperglicemia pode ser considerada como a grande causa das complicações tardias da diabetes. Os valores elevados de glicemia podem causar lesões nos vasos sanguíneos bem como no sistema nervoso, afetando a irrigação dos membros e dos órgãos. Por sua vez, uma deficiente irrigação sanguínea pode elevar o risco de infeções, doenças vasculares cardíacas e cerebrais, bem como lesões na retina, alterações vasculares nos membros inferiores e lesões renais [40].
Tipicamente o valor a partir do qual se considera que um paciente entra em estado de hiperglicemia varia de pessoa para pessoa no entanto, um valor acima de 200mg/dL já é considerado demasiado alto [15]. Além disso, a hiperglicemia pode evoluir para uma situação de hiperosmolaridade, a qual pode oscilar, de acordo com a gravidade da mesma, entre um leve torpor e um coma profundo - coma hiperosmolar. O coma hiperosmolar é, em regra, um processo mais lento do que a cetoacidose diabética e pode ocorrer, maioritariamente, em doentes ainda com determinada reserva de insulina no organismo. A gravidade clínica desta situação é elevada, constituindo, em alguns casos, um risco mortal [45].
3.4. Cetoacidose diabética 17 quais se destacam a ingestão excessiva de hidratos de carbono, por uma situação de stress ou por alterações na medicação [15]. Independentemente das causas, a hiperglicemia existe uma atitude básica e geral que pode ser feita pelo próprio indivíduo - aumentar a ingestão de água durante esse período de descompensação.
Relativamente aos sintomas, quando se verifica uma subida do nível de glicemia são sentidas um conjunto de alterações ao organismo que podem alertar o paciente para a existência de uma eventual hiperglicemia. Nomeadamente quando existe um aumento do volume urinário derivado da necessidae do organismo expeliar o excesso de glicose. A sede intensa (polidipsia) que resulta do aumento de perda de líquidos (água) através da urina pode também ser um sinal de uma potencial hiperglicemia. Para além destes sintomas um paciente diabético e em estado de hiperglicemia pode também vivenciar cansaço, dores de cabeça, fome, enjoos, sonolência, visão turva, formigueiros, podendo em casos mais severos levar à perda dos sentidos [7].
No entanto, em alguns casos, o paciente diabético pode não verificar qualquer tipo de sintomas, sendo que estes podem apenas surgir alguns dias depois quando são continuamente verificados elevados níveis de açúcar no sangue.
Perante os sinais de uma hiperglicemia, é importante que o diabético atue para evitar a sua progressão. É possível evitar a hiperglicemia mantendo o nível de glicose no sangue normal através da adoção de uma alimentação equilibrada, da prática de exercício físico de acordo com as recomendações médicas, do aumento da autovigilância através da realização dos testes de glicemia três a quatro vezes por dia antes e após as refeições, do aumento das doses de insulina de ação intermédia e, se necessário, reforçar a frequência e as doses de insulina de ação rápida, de acordo com os valores de glicose no sangue.
3.4
Cetoacidose diabética
A Cetoacidose Diabética (CAD) pode surgir devido à falta de insulina no organismo do paciente, o que por sua vez origina a uma maior concentração de glicose na corrente sanguínea. Como tal, como forma de contrariar a existência de elevadas concentrações de glicose no sangue, o organismo inicia a metabolização de ácidos gordos, criando assim corpos cetónicos. Consequentemente, os corpos cetónicos acumulam-se na corrente sanguínea e acidificam o sangue [28, 30]. Ao mesmo tempo, os rins excretam grandes quantidades de urina rica em glicose, o que provoca desidratação. Os sintomas de cetocidose diabética podem ser: muita sede, micção frequente, respiração acelerada, náuseas, vómitos e fadiga [28, 30]. Como os sinais de aviso se desenvolvem frequentemente ao longo de vários dias, os testes regulares à concentração de glicose no sangue podem determinar se o nível de glicose está tão elevado a ponto de aumentar o risco de cetoacidose diabética. Por sua vez, é possível exercer-se uma prevenção mais ativa no que respeita à cetocidose, através de aparelhos que permitem a monitorização de corpos cetónicos no sangue. Todavia, a informação obtida não era de caracter exato, rápido ou fidedigno comparativamente ao que hoje se obtém relativamente à sua presença no sangue, à qual vulgarmente se dá o nome de cetose ou
cetomia [34].
Associada à cetoacidose diabética, encontra-se o coma cetoacidótico que por sua vez deriva do facto de existir um excesso de corpos cetónicos que agride o sistema nervoso central, levando ao coma e, em último grau, à morte [33]. Também associada àCADencontram-se as seguintes causas:[9]
• Glicemia superior a 300 mg/dL;
• Desconhecimento de que a pessoa é portadora de diabetes e consequentemente, a falta de tratamento;
• Aplicação da dose de insulina menor do que seria necessário;
• O consumo de energia do corpo é temporariamente aumentado, em virtude de infecções (principalmente as infecções urinárias e do trato respiratório), acidentes vasculares (infarto
do miocárdio e AVC);
Contrariamente aos cenários de hiper e hipoglicemia, um paciente que entre em estado de cetoacidose diabética terá mais dificuldade em reverter este estado sem auxílio de terceiros. Nomeadamente, o tratamento desta complicação necessita de intervenção hospitalar e tipicamente deve englobar a administração de insulina, a hidratação endovenosa e correção dos iões no sangue especialmente fosfato, sódio e potássio [28].
Embora a cetoacidose diabética possa apresentar consequências graves, a aplicação de algumas medidas simples permitem prevenir as crises de cetoacidose diabética. Tais como [28,33]:
• Conhecimento sobre os sintomas da cetoacidose para reconhecê-los precocemente; • Atenção aos sintomas de glicemia elevada e baixa;
• Controlar os níveis de glicemia no sangue e os corpos cetónicos (cetonúria) na urina, mesmo em casa, utilizando fitas desenvolvidas para esse fim;
• Procurar assistência médica, quando os valores se apresentarem elevados;
3.5
Importância do Acompanhamento
Como descrito anterirormente, existem um conjunto de problemáticas associadas à diabetes. Uma das princípais características desta patologia prende-se com a necessidade que o paciente tem em manter um constante acompanhemento de determinados valores do seu organismo. Assim, através de uma boa monitorização torna-se possível manter a diabetes de uma forma controlada sem que esta origine consequências críticas à saúde do paciente.
3.5. Importância do Acompanhamento 19 Além da necessidade de um correcto acompanhamento, existe a ncessidade de o paciente estar informado sobre o modo de "atuação"da doença e de que forma esta influencia o seu organismo. Associado a essa mesma "educação"do paciente relativamente à temática da diabetes existe um conjunto de protocolos médicos que o paciente deverá ter em conta de forma a poder contrariar eventuais manifestações da doença.
Assim sendo, o conjunto de informação recolhida e apresentada ao longo do presente capítulo ganha especial importância na medida em que descreve um conjunto de informação que um paciente com diabetes deverá ter. Com base nessa mesma informação torna-se possível melhor compreender quais as problemáticas associadas à diabetes, bem como os sintomas que o paciente deverá ter em conta e de que forma os poderá contrariar. Munidos com essa mesma informação recolhida e com o apoio do departamento de endocrionologia do Hospital S.João o que se pretende é precisamente desenvolver um sistema que reúna todo esse conhecimento e possa assim ser utilizado conjuntamente com uma aplicação de registos da diabetes de forma a melhor informar/alertar o seu utilizador para eventuais problemáticas associadas com a sua diabetes.
Capítulo 4
Implementação
No presente capítulo descrevemos a arquitetura proposta, bem como os diferentes componentes necessários para a construção de um sistema capaz de interpretar um conjunto de dados relacionados com a diabetes, possibilitando assim a criação de um mecanismo de alertas passível de ser embebido numa aplicação Android de gestão de diabetes.
4.1
Arquitetura
Figura 4.1: Típica Aplicação de Registos
A Figura4.1 ilustra a arquitetura típica de uma aplicação de controlo de diabetes. Além do código que visa implementar a componente gráfica da aplicação, bem como toda a dinâmica de interação com o utilizador. Este tipo de aplicações baseia o seu funcionamento em volta de um
sistema de base de dados onde são armazenados os valores relevantes para o projeto desenvolvido tais como níveis de glicose ou doses de insulina. O que se pretende no desenvolvimento do projeto é precisamente tirar partido dos dados presentes na base de dados da aplicação de registos. Para tal, o objetivo passa por utilizar umRBSpré-configurado com um sistema de regras medicamente validadas, criando desta forma um sistema que permita alertar/informar o utilizador sobre qualquer anomalia que possa estar presente nos seus valores registados diariamente.
Figura 4.2: Arquitetura do sistema desenvolvido
Paral tal, propomos que oRBS, bem como o sistema de regras possa ser facilmente incorporado em qualquer aplicação já existente que tenha como objetivo armazenar um conjunto de dados relativos à diabetes de um paciente.
De forma a atingir tal objetivo propomos a arquitetura presente na Figura4.2. O sistema é essencialmente constituído por 3 elementos distintos: sendo eles a aplicação de registos Android, umRBS e por último um conjunto de regras que o RBSirá ler por forma a avaliar os dados.
• Aplicação de Registos. Representa a aplicação Android onde tipicamente será mantida uma base dados com informação relativa ao dia à dia do paciente e à diabetes;
• RBS Consiste no sistema que irá avaliar o conjunto de dados presentes na aplicação de registos com base num sistema de regras pré-definido;
• Regras. Define um conjunto de regras que permitirá avaliar se os dados do paciente se encontram dentro dos parâmetros desejados;
Um dos pontos principais da arquitetura presente na Figura 4.2 prende-se com o facto de o próprioRBS poder ser embebido numa aplicação Android genérica. Desta forma, é possível evitar a necessidade de o utilizador ser forçado a instalar a componente de avaliação dos dados como uma aplicação Android adicional. Assim sendo, através da arquitetura proposta, é possível o RBSobter directamente acesso aos dados que se encontram armazenados na base de dados da aplicação de registos. Posto isto, o que se prentende é que a cada inserção de novos dados por
4.2. Aplicação Android 23 parte do paciente, a aplicação possa utilizar oRBSque por sua vez, irá avaliar os dados inseridos tendo em conta as regras pré-definidas.
De modo a tornar a junção de ambas as componentes (aplicação de registos eRBS) o mais transparente possível, recorremos ao uso de chamadas a funções do motorYAP que tem como principal objetivo fornecer um mecanismo que possibilite a comunicação entre as diferentes componentes. Assim, a cada inserção de dados, a aplicação de registos pode facilmente alertar o RBSpara a necessidade de avaliar novamente os dados, tendo em conta as últimas alterações. Além da possibilidade de a aplicação de registos poder originar novas avaliações dos dados por parte do RBS, as referidas funções deverão também retornar informação que possa permitir determinar se a aplicação principal necessita gerar um determinado tipo de alerta.
4.2
Aplicação Android
4.2.1 Funcionamento da Aplicação
Por forma a incluir um mecanismo de interação com o utilizador, foi usada a aplicação A Minha Diabetes como a aplicação Android base para manutenção de registos do utilizador. Esta aplicação tem como principal função o armazenamento dos registos efetuados pelo diabético, recorrendo para isso à utilização de uma base de dados interna à aplicação. Relativamente ao mecanismo de administração, implementação e manutenção relacional dos dados, a aplicação recorre ao sistema SQLite como forma de manter um sistema de base de dados completamente embebida no código da própria aplicação. Uma das principais vantagens da utilização desta abordagem prende-se com o facto do SQLite implementar o padrão SQL, o que lhe confere as seguintes vantagnes [29]:
• Independência entre o programa e os dados: Quando a estrutura dos dados sofre alterações não implica que os programas que fazem manipulação de dados tenham de ser alterados;
• Redundância minimizada: Os dados de um Sistema de Gestão de Base de Dados (SGBD) são mais concisos porque aparecem apenas uma vez;
• Maior disponibilidade: A mesma informação pode ser disponibilizada a utilizadores diferentes, ou seja, compartilhamento de dados;
• Precisão dos dados: Dados consistentes são um sinal de integridade dos dados. Um SGBD fomenta a integração dos dados porque as atualizações e modificações só têm que ser feitas num lugar;
Como funções base a aplicação A minha Diabetes permite a inserção dos seguintes campos relacionados com a Diabetes e o paciente:
• Valores de Insulina; • Registo de Refeições;
• Registo de Exercício Físico; • Valores de Hidratos de Carbono;
• Concentração de Hemoglobina Glicosilada;
O objetivo do projeto desenvolvido tem como base o aproveitamento da base de dados produzida pela aplicação A minha Diabetes e assim efetuar uma análise cuidado dos valores intro-duzidos, capacitando o utilizador com uma ferramenta auxiliar para o correto acompanhamento da sua Diabetes.
4.2.2 Alterações necessárias à Aplicação
Tendo em conta os valores que são guardados na atual versão da aplicação existia a necessidade de capacitar a aplicação base com novas funcionalidades que permitissem a introdução de novos dados como:
• Valores dos Corpos Cetónicos; • Patologias Adicionais;
• Valores de A1C e eAG;
A necessidade da introdução das funcionalidades anteriormente descritas prende-se essencial-mente com o facto de os valores referidos permitirem uma importante visão sobre o estado de saúde do utilizador. Assim sendo, o armazenamento dessa mesma informação permite testar um conjunto de regras consideradas medicamente importantes no panorama da Diabetes.
Como referido no Capítulo 3, a presença de corpos cetónicos pode alterar o bem estar de um paciente diabético. Assim sendo, os valores associados aos corpos cetónicos constituem uma importante fonte de conhecimento sobre o estado de saúde do paciente e como tal devem ser recolhidos e analisados pelo sistema de regras desenvolvido, despoletando alarmes caso os valores ultrapassem as referências medicamente estabelecidas.
Existe um conjunto de patologias que, quando associadas à Diabetes podem constituir cenários medicamente mais complexos e influenciar a forma como o paciente é tratado. Assim sendo, foi adicionada a possibilidade de o utilizador poder escolher um conjunto de patologias consideradas medicamente relevantes quando associadas ao tratamento da Diabetes. Através desta funcionalidade torna-se possível a adaptação do sistema de regras às patologias de cada utilizador, criando assim um melhor sistema de alertas baseado no estado de saúde do paciente.
4.3. RBS 25 Por último, relativo às adições de funcionalidades à aplicação MyDiabetes seria possibilitado ao utilizador o preenchimento de campos relativos aos valores de HbA1C e Glicose Média Esperada (eAG). A relação entre os dois valores anteriores pode constituir uma importante visão sobre o controlo da Diabetes do utilizador, uma vez que a hemoglobina glicosilada,HbA1C, mede o nível médio de açúcar no sangue 24 horas por dia, 7 dias por semana, durante 2-3 meses e o resultado é apresentado em percentagem. Por essa razão pode ser útil converter esse valor num valor médio de glicose, ao qual se dá o nome de glicose média esperada ou eAG. AeAG usa os mesmos valores e unidades (mg/dL) que o paciente visualiza no seu medidor de glicose e isso pode ajudá-lo a perceber como é que as suas medições diárias de açúcar no sangue se relacionam com a sua HbA1C.
Destacamos no entanto que apesar do levantamento das alterações necessárias à aplicação ter sido efetuado, devido às dificuldades que surgiram com a integração entre motor YAP e a aplicação de registos, não possível acrescentar estas novas funcionalidades à aplicação A minha Diabetes[31].
4.3
RBS
No desenvolvimento do projeto, por forma a obter um sistema que permitisse fácil integração em aplicações heterogéneas e fosse capaz de avaliar eficientemente um conjunto de informação presente numa base de dados e daí inferir uma série de recomendações recorremos à utilização de umRBS.
OsRBSpodem ser vistos como um conjunto de condições if-then que no seu total podem constituir sistemas mais complexos denominados expert systems. Por sua vez, um expert system consiste numa forma de transformar o conhecimento pessoal sobre uma determinada matéria ou processo num sistema automático que permita responder a determinados problemas como se de um humano se tratasse. Aliada ao projeto desenvolvido, esta abordagem apresenta as características que se pretendem para um sistema que visa avaliar um conjunto de dados de um utilizador. Ou seja, no caso específico do nosso sistema, podemos considerar o conhecimento do médico endocrinologista sobre a diabetes como a nossa base de conhecimento para o desenvolvimento do expert system. Por sua vez, esse mesmo expert-system será incorporado numa aplicação Android de forma a que em termos genéricos, seja possível desenvolver um sistema que com base no conhecimento de um médico endocrinologista, possa avaliar os dados do paciente de forma automática e sistemática.
De forma a construir umRBS, são essencialmente necessários três elementos diferentes, sendo eles:
• Conjunto de Factos. • Conjunto de Regras.
• Uma Condição.
De um modo geral, os factos ou a também denominada memória de trabalho constitui o conjunto de dados sobre os quais se pretende aplicar algum tipo de avaliação com base numa knowledge base. Por sua vez, as regras consituem um dos principais pontos do RBS, uma vez que é através dessas mesmas definições (que no fundo são constituidas por condições if-then) que se torna possível codificar o conhecimento humano sobre um determinado assunto. Será precisamente com base nessa codifição que se torna possível encontrar a solução para um determinado problema. Essa mesma solução é tipicamente denominada condição e de um modo geral determina se com base no conjunto de regras é possível encontrar alguma solução para os factos pré-definidos.
No caso do cenário do projeto desenvolvido podemos considerar que os factos utilizados correspondem aos dados da diabetes que o utilizador regista na aplicação Android. Por sua vez, o conjunto de regras consiste no conhecimento do médico endocrinologista sobre a diabetes. Esse mesmo conhecimento é então usado para avaliar os dados da aplicação Android e assim determinar uma condição. Essa mesma condição pode então ser vista como uma variável que indica se os dados do utilizador estão ou não dentro dos parâmetros desejáveis.
De forma a embutir oRBSdesenvolvido numa aplicação Android, analisamos alguns sistemas de regras como o Event Transaction Logic Inference System (ETALIS) que utiliza uma linguagem declarativa e permite efetuar um processamento de informação, detetando assim um conjunto de eventos que obedeçam a regras predefinidas [11]. Um outro sistema que permite a criação de expert systems mais complexos é o sistema CLIPS. De um modo geral, o CLIPS fornece os mecanismos necessários para a criação de um conjunto de regras sobre as quais se pretende avaliar determinados dados. Uma das vantagens deste sistema reside no facto de existirem dois ports que visam implementar sistemas inteligentes que suportem tomadas de decisões para o sistema operativo Android, nomeadamente o CLIPS4ANDROID e o DROID-CLIPS. Ambas estas ferramentas fornecem um ambiente completo com uma linguagem de programação específica que pode ser diretamente utilizada pelo Android OS e possibilita a construção de um conjunto de regras ou sistemas especializados baseados em objetos que analisam um conjunto de informação com o objetivo de detetar padrões que encaixem no conjunto de regras predefinidas [49].
No entanto, após a análise do conjunto de ferramentas anteriormente descritas surgiu a oportunidade de incorporar o nosso projeto num outro projeto atualmente a ser desenvolvido na Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, cujo principal objetivo consiste em desenvolver uma versão doYAP para o Android OS1. Assim sendo, decidimos utilizar a versão doYAP em Android atualmente em desenvolvimento pelo Prof. Vítor Santos Costa e incorporá-lo comoRBS no projeto desenvolvido.
4.3. RBS 27 4.3.1 PROgramming in LOGic (PROLOG) como RBS
O YAPé uma implementação do sistema PROLOG baseado nos desenvolvimentos do Warren Abstract Machine (WAM), um interpretador do sistema PROLOG e dos seus subsequentes desenvolvimentos como o Quintus Prolog [43]. O sistema YAP, como principais vantagens apresenta uma série de optimizações a nível da sua rapidez de execução e suporte para operações de paralelismo, conseguidas através do desenvolvimento de um emulador baseado na linguagem C[43]. Como tal, aliada às suas valências como sistema lógico e às suas fortes ligações à Faculdade de Ciências, no desenvolvimento do projecto, o YAP apresenta-se como uma abordagem ao problema.
Assim, tendo como base os dados armazenados na aplicação MyDiabetes e com o objetivo de desenvolver um mecanismo eficiente de avaliação dos dados, foi utilizado o motor YAP como RBS. Uma das principais vantagens na utilização doYAP como RBSprende-se com o facto de este utilizar um paradigma lógico, assim sendo a sua programação é baseada na capacidade de desenvolver algoritmos que permitam alcançar determinados objetivos dentro de um conjunto de regras predefinidas.
O tipo de abordagem anterior, nomeadamente o paradigma lógico associado aoPROLOG apresenta-se como sendo o ambiente ideal para a criação de umRBS. Isto devido ao facto de o conjunto de regras definido num RBSser modelado à semelhança do conhecimento humano, o que muitas vezes implica a criação de condições e relações complexas entre a informação. Assim sendo, paradigmas de programação tipicamente associadas a linguagens como o C, C++ ou Java não serão os ideais para o desenvolvimento de um RBSisto porque paradigmas imperativos são tipicamente optimizados para a manipulação da informação em forma de arrays ou números e não propriamente nas relações que possam existir entre a informação.
Utilizando uma linguaguem de programação como oPROLOG, torna-se então possível que programador descreva um determinado problema com base num conjunto de regras e com base nesse mesmo código produzido, o interpretador ou compilador fornece uma solução. Desta forma evita-se a descrição exaustiva de todos os possíveis procedimentos necessários para determinar a solução de um problema como tipicamente acontece nos paradigmas imperativos.
4.3.2 Interação com Aplicação Android
Um dos pontos fundamentais da arquitetura proposta prende-se com a necessidade da aplicação de registos comunicar com a compontente de RBS.
De um modo geral, identificamos as seguintes interações entre a componente de registos e o RBS:
• Aplicação de registos solicita uma avaliação dos dados presentes na base de dados; • RBSavisa a aplicação de registos para a necessidade de alertar o utilizador;
No caso da primeira interação, pretende-se que o objetivo passe por disponibilizar um mecanismo que permita à aplicação de registos Android desencadear uma avaliação dos dados armazenados por parte do RBS. Assim, através desta chamada, torna-se possível que a cada nova inserção de dados, a aplicação Android possa reavaliar o conjunto de dados tendo em conta as mais inserções. Por outro lado, a segunda interação enumerada tem como objetivo permitir aoRBS, após a sua avaliação dos dados, alertar a aplicação base para a necessidade de emitir um determinado alerta ao paciente.
4.4
Sistema de Regras
No caso do sistema de regras, este é definido num ficheiro específico incluído na própria aplicação Android. O sistema tem como base um conjunto de predicados escritos em PROLOG que terão como objetivo aferir se um determinado conjunto de dados presentes na base de dados da aplicação deverá ou não provocar um conjunto de alertas.
O sistema de regras elaborado é baseado em protocolos médicos relacionados com os problemas mais frequentes da diabetes descritos no Capítulo 3. Posteriormente, de forma a obter feedback sobre a compreensão das mesmas e informação sobre o que é importante transmitir ao paciente diabético a cada aviso/alerta reunimos com o serviço de endocrinologia do centro hospitalar S. João. Na presente secção apresentamos um conjunto de regras que consideramos mais interessantes, embora a totalidade do sistema de regras desenvolvido possa ser consultado no Apêndice A.
4.4.1 Regra relacionada com a ocorrência de hipoglicemia
Como referido no Capítulo 3 existem diversas causas para a ocorrência de uma hipoglicemia como por exemplo a prática recente de exercício físico ou a existência de níveis reduzidos de glicemia no sangue. O Bloco de código 4.1 representa a forma como o sistema desenvolvido verifica a ocorrência de uma hipoglicemia, ao mesmo tempo que tenta apurar a sua causa. Para tal, o sistema de regras desenvolvido recorre a quatro regras distintas. A regra 1 do Bloco de código4.1 visa verificar os níveis de glicemia do utilizar numa situação em que apenas é detetado um nível reduzido de glicose. Por sua vez, a segunda e terceira regra apuram respectivamente se a hipoglicemia ocorre devido à prática recente de exercício físico ou devido à falta de uma refeição. Por último e de forma a melhor informar o paciente, as regras 4 e 5, na existência de uma hipoglicemia, inspeccionam a diferença temporal entre a hora do registo e a hora actual. No primeiro caso, caso o registo tenha sido efectuado num intervalo inferior a 10 minutos2 , o sistema de regras alerta a aplicação de forma a que esta possa sugerir um conjunto de hidratos de carbono que o paciente deve ingerir de forma inverter a situação de hipoglicemia. Por outro lado, caso a diferença temporal ultrapasse 15 minutos2, a aplicação alerta o utilizador para a necessidade de refazer o teste de glicose.
